Нитрат калия — химическое соединение¶

Нитрат калия (калиевая селитра, калийная селитра) — неорганическое химическое соединение, калиевая соль азотной кислоты, с формулой KNO₃. Представляет собой бесцветные кристаллы или белый кристаллический порошок без запаха, сладковатого на вкус, с горько-солёным привкусом. Молярная масса — 101,10 г/моль, плотность — 2,11 г/см³. При нагревании до 334 °C плавится, при 400 °C разлагается с выделением кислорода. Хорошо растворяется в воде, растворимость резко возрастает с повышением температуры, что позволяет получать его перекристаллизацией. Один из древнейших известных человеку минералов, исторически добывался из природных залежей.

¶Свойства

Нитрат калия — сильный окислитель. При нагревании или в присутствии восстановителей он разлагается с выделением кислорода, что определяет его способность поддерживать горение. Реагирует с горючими веществами, образуя смеси, взрывающиеся при ударе или нагреве. С органическими веществами, серой, углём и металлами образует взрывчатые смеси.

При комнатной температуре KNO₃ устойчив, не гигроскопичен, не образует кристаллогидратов. В водных растворах соли азотной кислоты проявляют кислые свойства в слабой степени (гидролиз по катиону практически отсутствует, pH раствора близок к нейтральному).

Основные химические реакции:

• разложение при нагревании: 2KNO₃ → 2KNO₂ + O₂;
• взаимодействие с серой и углём (пороховая смесь): 2KNO₃ + S + 3C → K₂SO₃ + 3CO₂ + N₂;
• реакция с концентрированной серной кислотой с образованием азотной кислоты.

¶Получение

¶Природные залежи

Природный нитрат калия встречается относительно редко. Основные месторождения связаны с засушливыми климатическими условиями, где нитраты накапливаются в почве в результате деятельности бактерий. Крупнейшие исторические разработки — Чилийская селитра (натриевая селитра, NaNO₃), однако именно калиевая селитра добывалась в ограниченных количествах из нитратных почв в Индии, Египте, Италии и на Ближнем Востоке.

¶Промышленный синтез

Основной промышленный способ получения — процесс Оствальда, в котором аммиак окисляется кислородом воздуха в присутствии платинового катализатора до оксида азота, далее до диоксида азота, который поглощается водой с образованием азотной кислоты. Полученная азотная кислота нейтрализуется гидроксидом или карбонатом калия:

HNO₃ + KOH → KNO₃ + H₂O.

Другой метод — двойная перекристаллизация селитр: смесь натриевой селитры и хлорида калия при нагревании даёт малорастворимую соль KNO₃, которая выпадает в осадок при охлаждении.

¶Применение

¶Пищевая промышленность

В пищевой промышленности нитрат калия зарегистрирован как пищевая добавка Е252. Используется в качестве консерванта и фиксатора цвета при производстве вяленых и копчёных мясных изделий, колбас, рыбных продуктов. Нитраты препятствуют развитию бактерии Clostridium botulinum, вызывающей ботулизм, и стабилизируют красный цвет мяса. В Евросоюзе и ряде других стран допустимые уровни добавки строго регламентированы.

¶Сельское хозяйство

Калиевая селитра — ценное азотно-калийное удобрение. Содержит около 13 % азота (в форме нитрата, усваиваемого растениями сразу) и 38 % калия. Применяется для подкормки овощных, плодовых и ягодных культур, особенно на кислых почвах. Не содержит хлора, поэтому подходит для хлорофобных культур (картофель, виноград, клубника).

¶Пиротехника и военное дело

Исторически нитрат калия — основной компонент чёрного пороха (вместе с серой и углём). В современной пиротехнике применяется для изготовления фейерверков, дымовых шашек, ракетных топливных смесей. В металлургии используется для отжига и цементации металлов, в стекольном производстве — как всплывающий агент.

¶Медицина

В медицине нитрат калия применяется в малых дозах как компонент слабительных средств и в составе некоторых лекарственных форм. В прошлом использовался для лечения астмы и ряда других заболеваний, в настоящее время — в основном в составе комбинированных препаратов.

¶Безопасность

Нитрат калия относится к веществам 3 класса опасности. При попадании в желудочно-кишечный тракт в больших количествах нитраты восстанавливаются бактериями до нитритов, которые связывают гемоглобин, образуя метгемоглобин, неспособный переносить кислород. Это состояние — метгемоглобинемия — проявляется цианозом, одышкой, в тяжёлых случаях приводит к смерти. Ограничения на содержание нитратов в пищевых продуктах обусловлены именно этим эффектом.

При пожаре нитрат калия — сильный окислитель, усиливающий горение. Хранить следует отдельно от горючих и восстанавливающих веществ, в сухом проветриваемом помещении.

¶Историческая справка

Калиевая селитра известна с глубокой древности. В Индии и Китае её добывали из почвы, богатой органикой, посредством вымачивания и выпаривания. В Европе производство селитры было развито в Средние века, а в XVI—XVII веках селитроварение стало важной отраслью, снабжавшей армии порохом. В XIX веке синтетическое производство азотных удобрений и азотной кислоты сделало нитрат калия доступным в промышленных масштабах.

¶Источники

• ГОСТ 19498-74 «Удобрения калийные. Методы отбора и подготовки проб»
• Химическая энциклопедия, т. 3
• Справочник «Химия», под ред. Н. С. Акулова
• PubChem: Potassium nitrate (CID 24404)